第三章_控制系统常用低压电气.ppt
电气控制与PLC,多媒体教学,第3章 控制系统常用低压电器,第3章 控制系统常用低压电器,3.1 低压电器分类3.2 开关及主令电器3.3 熔断器3.4 交流接触器3.5 继电器3.6 常用低压电气基本控制线路,主要内容,第3章 控制系统常用低压电器,电器：根据外界特定的信号和要求自动或手动接通或断开电路，断续或连续改变电路参数，实现对电路或非电对象的接通、切换、保护、检测、控制、调节作用的设备。低压电器：指工作在交流1200V、直流1500V及以下的电路中，以实现对电路中信号的检测、执行部件的控制、电路的保护、信号的变换等作用的电器。,本章将着重介绍常用的低压电器的结构、动作原理和应用，对新型电器也将作简单介绍。,3.1 低压电器分类,感应机构：感受外界信号，如电压、电流、功率、频率等，并根据所感应的信号做出有规律的反应。执行机构：如触点连同灭弧系统，它根据指令，执行电路接通、切断等任务，以实现变换、控制、保护、检测电路等职能。,第3章 控制系统常用低压电器,低压电器的组成,图3-1低压电器基本结构的组成环节,3.1 低压电器分类,分类一：1 非自动电器 闸刀开关，转换开关，行程开关2 自动电器（电磁力）接触器，继电器，自动开关,分类二：1 控制电器：控制电机启/停，正反转，调速，制动接触器、继电器2 保护电器：过载，过流保护熔断器，热继电器，电流/电压继电器3 执行电器：电磁阀，电磁离合器等,第3章 控制系统常用低压电器,低压电器的分类,3.1 低压电器分类,通常对低压电器的主要要求：,第3章 控制系统常用低压电器,对低压电器的要求及选用原则,选用低压电气时应遵循的原则：,一对矛盾：开与关工作可靠性。两项要求：机械寿命和电寿命。三个环节：感应机构、中间机构和执行机构。四种状态：闭合状态、断开过程、断开状态、关合过程。,经济原则安全原则,刀开关,3.2 开关及主令电器,第3章 控制系统常用低压电器,刀开关的选择,3.2 开关及主令电器,第3章 控制系统常用低压电器,（1）用于照明或电热负载时，负荷开关的额定电流等于或大于被控制电路中各负载额定电流之和。（2）用于电动机负载时，开启式负荷开关的额定电流一般为电动机额定电流的3倍；封闭式负荷开关的额定电流一般为电动机额定电流的1.5倍。,型号含义,刀开关,3.2 开关及主令电器,转换开关(组合开关),3.2 开关及主令电器,第3章 控制系统常用低压电器,盒式组合开关动作示意图,外形,符号,结构示意图,转换开关(组合开关),3.2 开关及主令电器,第3章 控制系统常用低压电器,转换开关(组合开关),3.2 开关及主令电器,第3章 控制系统常用低压电器,转换开关(组合开关)实物图片,组合开关的选择,3.2 开关及主令电器,第3章 控制系统常用低压电器,（1）用于照明或电热电路时，组合开关的额定电流应等于或大于被控制电路中各负载电流的总和。（2）用于电动机电路时，组合开关的额定电流一般取电动机额定电流的1.52.5倍。,型号含义,自动空气开关（自动空气断路器）,3.2 开关及主令电器,第3章 控制系统常用低压电器,符号,工作原理,2主触头3.自由脱扣器8过电流脱扣器 12热脱扣器10失压脱扣器,线路过载保护,电动机的失压保护,短路或严重过载保护,3.2 开关及主令电器,第3章 控制系统常用低压电器,（1）自动空气开关的额定工作电压电路额定电压。（2）自动空气开关的额定电流电路计算负载电流。（3）热脱扣器的整定电流=所控制负载的额定电流。,型号含义,自动空气开关的选用,自动空气开关（自动空气断路器）,3.2 开关及主令电器,第3章 控制系统常用低压电器,外形,按钮,3.2 开关及主令电器,第3章 控制系统常用低压电器,(a)常开按钮(b)常闭按钮(c)复合按钮,按钮,3.2 开关及主令电器,第3章 控制系统常用低压电器,除了常见的直上直下的操作形式即揿钮式按钮之外，还有自锁式、紧急式、钥匙式和旋钮式按钮,按钮的选用,3.2 开关及主令电器,第3章 控制系统常用低压电器,（1）根据使用场合，选择按钮的型号和型式。（2）按工作状态指示和工作情况的要求，选择按钮和指示灯的颜色。（3）按控制回路的需要，确定按钮的触点形式和触点的组数。（4）按钮用于高温场合时，易使塑料变形老化而导致松动，引起接线螺钉间相碰短路，可在接线螺钉处加套绝缘塑料管来防止短路。（5）带指示灯的按钮因灯泡发热，长期使用易使塑料灯罩变形，应降低灯泡电压，延长使用寿命。,按钮的型号含义,行程开关,3.2 开关及主令电器,第3章 控制系统常用低压电器,行程开关的种类很多，常用的行程开关有按钮式、单轮旋转式、双轮旋转式行程开关。,(a)按钮式(b)单轮旋转式(c)双轮旋转式,行程开关,3.2 开关及主令电器,第3章 控制系统常用低压电器,按钮式行程开关结构示意图 符号,行程开关,3.2 开关及主令电器,第3章 控制系统常用低压电器,结构示意图,动画演示,行程开关的选择,3.2 开关及主令电器,第3章 控制系统常用低压电器,（1）根据安装环境选择防护形式，是开启式还是防护式。（2）根据控制回路的电压和电流选择采用何种系统的行程开关。（3）根据机械与行程开关的传力与位移关系选择合适的头部结构形式。,型号含义,行程开关,主令控制器,3.2 开关及主令电器,第3章 控制系统常用低压电器,SL,7挡6触头,万能转换开关,3.2 开关及主令电器,第3章 控制系统常用低压电器,熔断器,7挡6触头,3.3 保护电器,第3章 控制系统常用低压电器,核心部分：熔体，常做成丝状或片状。当通过的电流大于规定值时，使熔体熔化而自动分断电路，起过载保护和短路保护。在小电流电路中，常用铅锡合金和锌等低熔点金属做成圆截面熔丝；在大电流电路中则用银、铜等较高熔点的金属制作成薄片，便于灭弧。,熔断器有管式、插入式、螺旋式卡式等几种形式。,熔断器,3.3 保护电器,第3章 控制系统常用低压电器,熔断器主要技术参数 额定电压：熔断器长期工作时能够正常工作的电压。额定电流：熔断器长期工作时允许通过的最大电流。极限分断能力：熔断器在规定的额定电压下能够分断的最大电流值。它取决于熔断器的灭弧能力，与熔体的额定电流无关。,熔断器型号含义,熔断器类型和额定电流的选择,3.3 保护电器,第3章 控制系统常用低压电器,正确选择熔断器的类型和熔体的额定电流。熔断器类型的选择 电网配电一般用管式熔断器；电动机保护一般用螺旋式熔断器；照明电路一般用瓷插熔断器；保护可控硅元件则应选择快速熔断器。熔体额定电流的选择（1）对于变压器、电炉和照明等负载，熔体的额定电流应略大于或等于负载电流。（2）对于输配电线路，熔体的额定电流应略大于或等于线路的安全电流。（3）对电动机负载，熔体的额定电流应等于电动机额定电流的1.5 2.5倍。,插入式熔断器,螺旋式熔断器,熔断器实物,3.3 保护电器,第3章 控制系统常用低压电器,无填料密封式熔断器,有填料式密封式熔断器,熔断器实物,3.3 保护电器,第3章 控制系统常用低压电器,有填料熔断器一般用方形瓷管，内装石英砂及熔体，分断能力强，用于电压等级500V以下、电流等级1KA以下的电路中。无填料密闭式熔断器将熔体装入密闭式圆筒中，分断能力稍小，用于500V以下，600A以下电力网或配电设备中。,自恢复熔断器,熔断器实物,3.3 保护电器,第3章 控制系统常用低压电器,采用金属钠作熔体，在常温下具有高电导率。当电路发生短路故障时，短路电流产生高温使钠迅速汽化，汽态钠呈现高阻态，从而限制了短路电流。当短路电流消失后，温度下降，金属钠恢复原来的良好导电性能。自复熔断器只能限制短路电流，不能真正分断电路。其优点是不必更换熔体，能重复使用。,接触器（交流、直流）KM,3.4 自动控制电器,第3章 控制系统常用低压电器,接触器（交流、直流）KM,3.4 自动控制电器,第3章 控制系统常用低压电器,主触头,辅助触头,接触器,3.4 自动控制电器,第3章 控制系统常用低压电器,接触器主要技术参数 极数和电流种类、额定工作电压、额定工作电流（或额定控制功率）、线圈额定电压、线圈的起动功率和吸持功率、额定通断能力、允许操作频率、机械寿命和电寿命、使用类别等。,交流接触器型号含义,继电器,3.5 自动控制电器,第3章 控制系统常用低压电器,原理 与接触器相同功能 根据输入信号（电量或非电量）的变化，接通或断开小电流电路，实现自动控制和保护电力拖动装置的电器。一般情况下它不直接控制电流较大的主电路，而是通过接触器或其他电器对主电路进行控制。种类 继电器的繁多，主要有：中间继电器、电流继电器、电压继电器、时间继电器、热继电器、速度继电器等等。其中中间继电器、电流继电器和电压继电器属于电磁式继电器。,中间继电器,3.5 自动控制电器,第3章 控制系统常用低压电器,原理 与接触器相同。触点组数多，并且没有主、辅之分，各组触点允许通过的电流大小是相同的，其额定电流约为5 A。功能 控制各种电磁线圈使信号得到放大，或将信号同时传给几个控制元件。中间继电器实质上是一种电压继电器，但它的触点数量较多，容量较小，它是作为控制开关使用的接触器。它在电路中的作用主要是扩展控制触点数和增加触点容量。,中间继电器,3.5 自动控制电器,第3章 控制系统常用低压电器,符号型号含义,电流继电器,3.5 自动控制电器,第3章 控制系统常用低压电器,原理 电流继电器是反映电流变化的控制电器。电流继电器的线圈匝数少而导线粗，使用时串接于主电路中，与负载相串，动作触点串接在辅助电路中。功能 过电流继电器是反映上限值的，当线圈中通过的电流为额定值时，触点不动作，当线圈中通过的电流超过额定值达到某一规定值时，触点动作。欠电流继电器是反映下限值的，当线圈中通过的电流为额定值时，触点动作，当线圈中通过的电流低于额定值而小于某一规定值时，触点复位。,电流继电器,3.5 自动控制电器,第3章 控制系统常用低压电器,符号型号含义,过电流继电器 欠电流继电器,电压继电器,3.5 自动控制电器,第3章 控制系统常用低压电器,原理反映电压变化的控制电器。电压继电器的线圈匝数多而导线细，使用时并接于电路中，与负载相并，动作触点串接在控制电路中。根据用途可分为过电压继电器和欠电压继电器，以欠电压继电器为例，通常在电路中起欠压保护作用。功能过电压继电器是反映上限值的，当线圈两端所加电压为额定值时，触点不动作，当线圈两端所加电压超过额定值达到某一规定值时，触点动作。欠电压继电器是反映下限值的，当线圈两端所加电压为额定值时，触点动作，当线圈两端所加电压低于额定值而达到某一规定值时，触点复位。,电压继电器,3.5 自动控制电器,第3章 控制系统常用低压电器,符号型号含义,过电压继电器 欠电压继电器,时间继电器,3.5 自动控制电器,第3章 控制系统常用低压电器,功能按时间原则动作，按照设定时间控制使触头动作，即由它的感测机构接收信号，经过一定时间延时后执行机构才会动作，并输出信号以操纵控制电路。类型常用的有气囊式、电磁式、电动式及晶体管式几种。近年来，电子式时间继电器发展很快，它具有延时时间长、精度高、调节方便等优点。有的还带有数字显示。工作方式分为通电延时时间继电器和断电延时时间继电器，一般具有瞬时触点和延时触点这两种触点。,时间继电器,3.5 自动控制电器,第3章 控制系统常用低压电器,时间继电器,3.5 自动控制电器,第3章 控制系统常用低压电器,符号型号含义,线圈 延时触点 瞬时触点,通电延时断电延时,热继电器,3.5 自动控制电器,第3章 控制系统常用低压电器,原理热继电器是一种利用流过继电器的电流所产生的热效应而反时限动作的保护电器功能主要用作电动机的过载保护、断相保护、电流不平衡运行及其他电气设备发热状态的控制。结构类型热继电器有两相结构、三相结构、三相带断相保护装置等三种类型。组成结构热继电器主要由感温元件（或称热元件）、触头系统、动作机构、复位按钮、电流调节装置、温度补偿元件等组成。,热继电器,3.5 自动控制电器,第3章 控制系统常用低压电器,1-主双金属片2-电阻丝 3-导板4-补偿双金属片5-螺钉6-推杆7-静触头8-动触头9-复位按钮10-调节凸轮11-弹簧,热继电器,3.5 自动控制电器,第3章 控制系统常用低压电器,符号型号含义,线圈 延时触点 瞬时触点,外形,结构图,-,1.电流整定装置,-,2.主电路接线柱,3.复位按钮,4.常闭触头,5.动作机构,6.热元件,双金属片式热继电器,3.5 自动控制电器,第3章 控制系统常用低压电器,速度继电器,3.5 自动控制电器,第3章 控制系统常用低压电器,原理发电机原理功能速度继电器是用来反映转速与转向变化的继电器，按照被控电动机转速的大小使控制电路接通或断开的电器。速度继电器通常与接触器配合，实现对电动机的反接制动。组成结构速度继电器主要由转子、定子和触点等部分组成，转子是一个圆柱形永久磁铁，定子是一个笼形空心圆环，并装有笼形绕组。,速度继电器,3.5 自动控制电器,第3章 控制系统常用低压电器,外形,工作原理,速度继电器,3.5 自动控制电器,第3章 控制系统常用低压电器,型号含义,安装示意图,符号,电磁铁,3.6 执行电器,第3章 控制系统常用低压电器,电磁离合器,3.6 执行电器,第3章 控制系统常用低压电器,电磁夹具,3.6 执行电器,第3章 控制系统常用低压电器,3.7常用低压电器基本控制线路,第3章 控制系统常用低压电器,由按钮、继电器、接触器等低压控制电器组成的电器控制线路，具有维修方便、线路简单、成本低廉等许多优点，一直在各种生产机械的控制领域中获得广泛的应用。不同的控制对象，电器控制线路的复杂程度也不同，但总是由一些基本的控制环节和保护环节组成，每个环节起不同的控制作用。本节主要介绍一些常用的基本控制线路，掌握这些基本环节有利于对控制线路进行分析和设计。,基本控制线路原理图,3.7常用低压电器基本控制线路,第3章 控制系统常用低压电器,4.所有电器的触点均按不通电时的状态绘制。行程开关、按钮按未压合的位置绘制。,原理图绘制规律,1.主电路用粗线表示，并绘制在左边控制电路用细线绘制在图的右边（或下边）。,2.控制电路电源分列两边，按各电器动作先后由上而下平行绘制。,3.同一电器各部件用同一字符表示，相同电器用数字序号表示。,3.7常用低压电器基本控制线路,第3章 控制系统常用低压电器,原理图绘制规律,5.电线的电气连接处要打一圆点；6.循环运动的机构，应给出工作循环图，万能转换开关和行程开关应绘出动作程序和动作位置。,3.7常用低压电器基本控制线路,第3章 控制系统常用低压电器,启动控制与保护保护装置断路器热继电器自动空气断路器,3.7常用低压电器基本控制线路,第3章 控制系统常用低压电器,直接控制动画,点动与互锁控制,3.7常用低压电器基本控制线路,第3章 控制系统常用低压电器,连锁控制线路两台电动机的互锁,3.7常用低压电器基本控制线路,第3章 控制系统常用低压电器,连锁控制线路 两台电动机的互锁,3.7常用低压电器基本控制线路,第3章 控制系统常用低压电器,连锁控制线路联合控制与分别控制,3.7常用低压电器基本控制线路,第3章 控制系统常用低压电器,连锁控制线路集中控制与分散控制,3.7常用低压电器基本控制线路,第3章 控制系统常用低压电器,多点控制,3.7常用低压电器基本控制线路,第3章 控制系统常用低压电器,顺序控制,顺序控制动画,多点控制动画,正反转控制线路,3.7常用低压电器基本控制线路,第3章 控制系统常用低压电器,同时按下正向按钮和反向按钮，使两个接触器同时接通，造成图中虚线所示的短路事故,正反转控制线路,3.7常用低压电器基本控制线路,第3章 控制系统常用低压电器,反转时必须先停止然后才能反转,比较完整实用的线路,动画,自动往复循环控制,3.7常用低压电器基本控制线路,第3章 控制系统常用低压电器,机械设备中如机床的工作台、高炉加料设备等均需要自动往复运行，而自动往复的可逆运行通常是利用行程开关来检测往复运动的相对位置，进而控制电动机的正反转来实现生产机械的往复运动。,自动往复循环控制,3.7常用低压电器基本控制线路,第3章 控制系统常用低压电器,长期过载与缺相保护,零压（或欠压）保护,3.7常用低压电器基本控制线路,第3章 控制系统常用低压电器,自动循环控制实例 工作台的工作循环图,3.7常用低压电器基本控制线路,第3章 控制系统常用低压电器,工作台的工作循环控制图,3.7常用低压电器基本控制线路,第3章 控制系统常用低压电器,顺序控制实例,3.7常用低压电器基本控制线路,第3章 控制系统常用低压电器,本章小结作业：3.43.5 3.6 3.7,第3章 控制系统常用低压电器,
